美軍超短脈衝雷射器有多強?功率增強100萬倍,可讓目標「消融」

全面剖析 發佈 2024-04-30T01:12:23.917212+00:00

美國、英法、俄羅斯、以色列等國都在雷射武器方面,表現出了極大的研發熱情。超短脈衝光具有太瓦 量級的高峰值功率,能發射1太瓦,200飛秒長的雷射能量,1 太瓦是1萬億瓦,所以1飛秒,也就相當於1萬億分之一秒。

美國的國防科技界流傳這樣一種說法:

「雷射武器是一種未來武器,並且永遠都是」

雷射武器,作為一項顛覆性的技術,一直被寄予厚望,也被視為是未來戰爭場上的武器霸主

美國、英法、俄羅斯、以色列等國都在雷射武器方面,表現出了極大的研發熱情。

其中作為軍事強國的美國,此番也準備大展身手,美軍則正在研製迄今為止世界上最強大的雷射武器

據悉,這種雷射武器一旦被研發出來,預計會比常規雷射武器的功率強大一百萬倍

這種牛皮哄哄的武器是誰呢?

我願稱之為是雷射武器中的雷射武器:超短脈衝雷射器。

超短脈衝雷射(UPSL)

或許這聽起來很像是科幻電影,因為超短脈衝雷射器,所產生的脈衝速度之快和強度之大,前所未見。

它所產生的脈衝光,是小於1ns(納秒)的超短脈衝光,即十億分之一秒的脈衝光,因此被稱為超短脈衝光(USPL)

利用超短脈衝光製作而成的雷射武器,對目標的破壞力無疑是十分驚人的,因為它能在1千萬億分之一秒內,發射出一萬億瓦的能量。

要知道,我們常見的一些軍用雷射武器,所發射的是一種連續波雷射(功率是千瓦級)。

然後將其聚焦在目標的一個點上進行加熱,並需要保持一定的時間,直到目標受熱熔化,或者引發攻擊目標的爆炸。

在這個等待雷射束給目標造成損害的時間,稱為停留時間,這個停留時間通常是幾秒鐘。

然而超短脈衝雷射器卻完全不同,它是在超短時間內,發射出高強度的能量脈衝,利用持續時間換取功率。

超短脈衝光具有太瓦 (TW)量級的高峰值功率,能發射1太瓦,200飛秒長的雷射能量,1 太瓦是1萬億瓦,所以1飛秒,也就相當於1萬億分之一秒。

這樣的峰值強度,是連續波雷射器的十億倍,且這些能量不會衍射或分散,使它們比一般的雷射系統發射的能量,要來得更加致命。

軍用價值

正是看到了超短脈衝雷射這獨一無二的優勢,所美軍才希望能利用短脈衝雷射研發出一款強大的新式雷射武器——「軍用平台超短脈衝戰術雷射器」(tuplap)。

在一定的強度下,雷射脈衝會在空中產生的強大磁場,從而改變空氣的性質,將空氣本身變成透鏡,在空氣中產生非線性效應,重新聚焦光束,而不是在傳播時散射,從而形成自聚焦光脈衝,這些自聚焦脈衝也被稱為孤子。

與千瓦(kW)級的連續波雷射相比,超短脈衝雷射極具軍用價值。

超短脈衝雷射非常強烈,當它的溫度快速上升後,能夠讓目標的表面直接蒸發,而並非是對其進行熔化或者燃燒,這一過程也可以稱為是消融

此外,超短雷射脈衝的強度,還可以加速電子從撞擊點向外加速,這樣的快速運動會產生強大的電磁脈衝。

當它擊中一些金屬目標時,雷射脈衝會加速電子,這些電子的強度足以對附近所有的電子設備進行干擾和破壞,或者使對方系統的傳感器失明。

所以如果能將超短脈衝雷射製成雷射武器,並作為防空反導利器應用於戰場上,其產生的強大電磁脈衝對於打擊快速移動的小型無人機,飛彈等空中目標非常有效果。

同時還能利用脈衝破壞對方技術信號,摧毀電子設備系統,使得敵方戰鬥人員致盲。

且它們的脈衝持續時間(飛秒)短,脈衝能量低。由於這一特性,超短脈衝雷射器有能力在惡劣天氣、高湍流大氣條件下運行。

所以也難怪,超短脈衝雷射能被美軍這樣重視,一旦「軍用平台超短脈衝戰術雷射器」被研製成功。

屆時美軍又將如虎添翼,常規的炮擊跑,火箭彈,飛彈,無人機等等,將難以對美軍形成威脅。

不過,由於諸多技術難題的限制,即便美國「軍用平台超短脈衝戰術雷射器」研製成功,短時間之內,也難以得到大規模應用。

精度與工業應用

由於超短脈衝雷射高精度的特性,它只被用於軍事領域,顯然就有些屈才了。

它還可以被用於金屬,礦石,玻璃,鋼鐵等多種材料的切割,用於焊接,熔化,測距,鑽孔工藝等等

尤其是在微米加工過程中,使用超短脈衝雷射的好處就是,提高了尺寸的精度,減少了誤差,降低了一些加工過程中造成的附加損害。

比如,利用傳統方式對金剛石進行切割時,金剛石在切割過程中,總會不受控制,難以避免的發生一些裂紋,產生大於10微米的碎屑。

在邊緣留下鋸齒狀的小凸起,於是才會有後續的研磨,拋光等一系列步驟。

相比之下,超短脈衝雷射卻可以有效避免這些情況,在切割過程中沒有機械力的參與,沒有熱擴散,一步到位,切割到要求的規格,形成乾淨、精確的切割。

所以在切割過後,也不需要進行研磨和拋光,節約了時間和經濟成本。

如今在手機,汽車和醫療設備等製造行業,超短脈衝雷射也成為了一種理想工具。

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